微软发布 Majorana 1 芯片：预计 2035 年量子计算机将实用化

微软围绕量子计算发布了一项重大消息。它刚刚发布了 “Majorana 1”，这是一种能够容纳 100 万个抗错拓扑量子比特的芯片。这家雷德蒙德巨头表示，它必须开发一种新材料才能实现这一突破。这一研发成果表明，它可以 “设计出一种完全不同的量子比特，它体积小、速度快，而且是数字控制的”。

2023 年，微软发布了一份路线图，概述了量子超级计算机发展的几个里程碑。今天的消息称，微软已经达到了第二个里程碑，即展示了世界上第一个拓扑量子比特。该公司共制定了六个里程碑，它们是：

里程碑 01：创造和控制 Majoranas
这是历史上第一次，Microsoft 工程设备让我们能够诱导和控制以 Majoranas 0 模式为结尾的物质的拓扑阶段。这一突破使新型量子比特的工程成为可能。

里程碑 02：硬件保护的量子比特
我们的受保护量子比特具有内置错误保护功能，通过将量子比特技术从模拟控制更改为数字控制，扩展了我们的第一个突破。

里程碑 03：高质量硬件保护量子比特
为了扩展作并减少错误，数字控制的硬件保护量子比特可以通过一系列质量进步进行纠缠和编织。

里程碑 04：多量子比特系统
当多个量子比特在全栈量子机器中作为可编程量子处理单元 （QPU） 一起运行时，可以执行各种量子算法。

里程碑 05：弹性量子系统
量子机器在真正的逻辑量子比特上运行时，表现出比底层物理量子比特更高质量的作。这一突破实现了第一个可靠的量子运算，并为量子超级计算打开了大门。

里程碑 06：量子超级计算机
量子超级计算机解决科学或商业问题的速度比经典计算机更快，从 100 万级可靠的 rQOPS/秒开始，错误率低于万亿分之一，扩展到 1 亿 rQOPS/秒，以应对高级化学和材料科学挑战。

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从第一个里程碑到第二个里程碑，微软只用了 18 个月。该公司表示，它现在可以消除对实现量子超级计算机时间表的任何疑虑；微软表示，它相信这一目标将在数年而不是数十年内实现--即在 2035 年之前。如果我们假设每个目标都将以相同的速度实现，每个目标的间隔时间为 18 个月，那么我们可以在 72 个月内实现最后一个里程碑，也就是距离 2031 年仅有 6 年的时间。

微软的新型 Majorana 1 芯片目前拥有 8 个量子比特，但最多可容纳 100 万个量子比特。当微软成功地将量子比特扩展到100万个时，量子计算机就能完成传统超级计算机无法完成的任务。微软概述的好处之一是，量子计算机有可能帮助发现自愈材料、农业和更安全的化学发现方面的创新。通过量子计算机得出结论，还可以降低实验搜索和湿实验室实验的相关成本。

微软表示，它相信自己在这一领域的基础技术是可扩展的。如果该公司的判断是正确的，那么最终将开发出超级量子计算机，帮助科学发现和解决重大问题。

微软公司表示，Majorana 1 号芯片可以放在手掌中，可以整齐地安装在量子计算机内部。之所以能取得这样的进展，要归功于我们决定把重点放在拓扑量子比特上，因为这种比特的大小被认为处于 “goldilocks zone”。如果量子比特太小，就很难对其进行控制；如果量子比特太大，你就需要一台飞机机库大小的计算机。

如果你想深入了解这款新芯片的技术细节，微软已经在 Nature 和 arXiv 上发表了相应的研究论文。

来源：Microsoft